Исследователи из Institute of Science Tokyo и Университета Кюсю создали полимерные нанопузырьки, которые измеряют гидростатическое давление по свечению. В сообщении, опубликованном 9 октября 2026 года, Institute of Science Tokyo описал, как учёные меняли чувствительность датчика, регулируя жёсткость его мембраны. Результаты вышли в журнале ACS Applied Nano Materials.

Два способа считать сигнал

В мембрану пузырьков диаметром около 100 нанометров встроили молекулы пирена. Концентрацией реагента EDC исследователи регулировали сшивание полимерных цепей и тем самым меняли жёсткость мембраны, не меняя размер пузырьков. На отклик влияло и количество пирена: когда его становилось больше, чаще образовывались пары молекул, называемые эксимерами.

Когда давление сближает молекулы пирена, меняется их свечение. Одиночные молекулы дают сигнал примерно на длине волны 380 нанометров, а пары-эксимеры светятся около 500 нанометров. Поэтому давление можно оценить, сравнив интенсивность двух сигналов.

В диапазоне от 0,1 до 50 мегапаскалей сильнее всего менялось соотношение сигналов у самых мягких пузырьков. Жёсткость их мембраны составляла 7,3 пН/нм, а чувствительность датчика по этому показателю была 0,28 МПа⁻¹. У самых жёстких мембран, 39 пН/нм, чувствительность составляла 0,02 МПа⁻¹.

Есть и другой способ измерить отклик: определить, как долго молекула остаётся в возбуждённом состоянии после поглощения света. Здесь сильнее реагировали жёсткие пузырьки. Для самых жёстких чувствительность по времени жизни флуоресценции составила −0,09 нс/МПа в том же диапазоне давлений.

Это можно сравнить с двумя способами описать вспышку: оценить яркость двух цветов или засечь, как долго длится свечение. Представим, что мягкие мембраны особенно заметно меняют соотношение яркости, а жёсткие позволяют лучше уловить изменение времени свечения. Это только поясняющая аналогия, а не отдельное испытание сенсора.

Об исследовании сообщил сам Institute of Science Tokyo. Доступное сообщение не приводит подробностей о погрешностях измерений. Авторы предлагают использовать платформу для изучения давления в тканях, клеточных культурах, образцах вне организма и у глубоководных организмов, но не утверждают, что сенсор проверили во всех этих средах. Подробнее о подготовке научных статей.

Схема показывает, как давление сближает молекулы пирена и почему мягкие и жёсткие нанопузырьки подходят для разных способов измерения флуоресценции.

Фото: rihaij / Pixabay